[發明專利]基于超聲波的主動式手持搜救儀及搜救方法

在審

• 申請號: 201710323637.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN108851313A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 盧偉;杜曉月;郭陽鳴;劉子璇
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: A42B3/04
• 分類號: A42B3/04;G01S5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明提出一種基于超聲波的主動式手持搜救儀，其特征為，主動式手持搜救儀包括智能安全消防頭盔和主動式超聲波搜救模塊兩部分。

2.根據權利要求1所述的一種基于超聲波的主動式手持搜救儀，其中智能安全消防頭盔由消防安全頭盔、超聲波信號發射探頭組、超聲波發射驅動電路組、加速度傳感器模塊、WiFi模塊、心率檢測手環、消防員手機模塊、消防對講機模塊、超聲波發射微處理器、超聲波發射模塊電源開關、超聲波發射模塊電池組成，且超聲波信號發射探頭組通過連接線與超聲波發射驅動電路組相連，超聲波發射驅動電路組通過連接線與超聲波發射微處理器相連，加速度傳感器通過連接線與超聲波發射微處理器相連，WiFi模塊通過連接線與超聲波發射微處理器相連，超聲波發射模塊電池通過連接線與超聲波發射模塊電源開關相連，超聲波發射模塊電源開關分別通過連接線與超聲波發射驅動電路組、加速度傳感器模塊、WiFi模塊、超聲波發射微處理器相連，超聲波發射微處理器通過WiFi模塊與消防員手機模塊相連，心率檢測手環通過藍牙與消防員手機模塊相連，消防對講機模塊通過無線信道與后方指揮人員對講機模塊相連，消防員手機模塊通過手機移動網絡與后方消防指揮人員手機模塊相連，超聲波信號發射探頭組分為頂部探頭、前部探頭、后部探頭、左部探頭、右部探頭，頂部探頭固裝于消防安全頭盔的頂部位置，前部探頭固裝于消防安全頭盔的前方位置，后部探頭固裝于消防安全頭盔的后方位置，左部探頭固裝于消防安全頭盔的左方位置，右部探頭固裝于消防安全頭盔的右方位置，超聲波發射驅動電路組、加速度傳感器模塊、WiFi模塊、超聲波發射微處理器和超聲波發射模塊電池固裝于消防安全頭盔頂部內側，超聲波發射模塊電源開關固裝于消防安全頭盔右部外側，心率檢測手環佩戴于消防員手腕上。

3.根據權利要求1所述的一種基于超聲波的主動式手持搜救儀，其中主動式超聲波搜救模塊由搜救儀外殼、超聲波信號接收探頭組、超聲波接收調理電路組、LED指示模塊、振動電機驅動電路、振動電機、超聲波接收微處理器、搜救人員手機模塊、搜救對講機模塊、超聲波接收模塊電源開關、超聲波接收模塊電池組成，且超聲波信號接收探頭組通過連接線與超聲波接收調理電路組相連，超聲波接收調理電路組通過連接線與超聲波接收微處理器相連，LED指示模塊通過連接線與超聲波接收微處理器相連，振動電機通過連接線與振動電機驅動電路相連，振動電機驅動電路通過連接線與超聲波接收微處理器相連，超聲波接收模塊電池通過連接線與超聲波接收模塊電源開關相連，超聲波接收模塊電源開關分別通過連接線與超聲波接收調理電路組、振動電機驅動電路、超聲波接收微處理器相連，搜救對講機模塊通過無線信道與后方指揮人員對講機模塊相連，搜救人員手機模塊通過手機移動網絡與后方消防指揮人員手機模塊相連，超聲波信號接收探頭組分為中央探頭、上方探頭、下方探頭、左方探頭和右方探頭，均固裝于搜救儀外殼的前面板上，其中，中央探頭、上方探頭、下方探頭、左方探頭和右方探頭分別位于搜救儀外殼前面板的中間位置、上方位置、下方位置、左方位置和右方位置，且其位置關系為上方探頭、下方探頭、左方探頭和右方探頭均勻分布在以中央探頭中心為圓心的圓上，且上方探頭、下方探頭、左方探頭和右方探頭的法線與中央探頭法線的夾角均為45°，超聲波接收調理電路組由中央超聲波接收調理電路、上方超聲波接收調理電路、下方超聲波接收調理電路、左方超聲波接收調理電路和右方超聲波接收調理電路組成，LED指示模塊分為中央指示燈、上方指示燈、下方指示燈、左方指示燈、右方指示燈，分別固裝于搜救儀外殼上面板的中間位置、上方位置、下方位置、左方位置和右方位置，且其位置關系為上方指示燈、下方指示燈、左方指示燈和右方指示燈均勻分布在以中央指示燈中心為圓心的圓上，超聲波接收調理電路組、振動電機驅動電路、振動電機、超聲波接收微處理器、超聲波接收模塊電池固裝于搜救儀外殼內部，超聲波接收模塊電源開關固裝于搜救儀外殼后面板上。

4.本發明提出一種基于超聲波的主動式手持搜救儀的搜救方法，其特征為，按照以下步驟進行：a、消防員穿戴本專利所述的基于超聲波的主動式手持搜救儀中的智能安全消防頭盔進行正常的消防救援工作，救援人員攜帶本專利所述的基于超聲波的主動式手持搜救儀中的主動式超聲波搜救模塊進行正常的消防救援工作，每一位消防員和救援人員均分配互不相同的人員編號；b、本專利所述的基于超聲波的主動式手持搜救儀中的智能安全消防頭盔初始狀態為：超聲波發射模塊電源開關處于閉合狀態，超聲波發射微處理器控制超聲波發射驅動電路組處于不工作狀態，超聲波發射微處理器控制加速度傳感器處于工作狀態并實時采集加速度信息，超聲波發射微處理器控制WiFi模塊處于工作狀態，消防員手機模塊控制心率檢測手環處于工作狀態并實時采集消防員心率信息；本專利所述的基于超聲波的主動式手持搜救儀中的主動式超聲波搜救模塊初始狀態為：超聲波接收模塊電源開關處于斷開狀態；c、當進行正常消防救援工作的消防員不運動超過30s，即加速度傳感器模塊采集到加速度信息超過30s未變化，且心率檢測模塊采集消防員心率信息每分鐘持續低于60次或間歇低于50次時，則認為該穿戴智能安全消防頭盔的消防員處于危險狀態，超聲波發射微處理器控制超聲波發射驅動電路組發射超聲波信號，超聲波發射微處理器驅動WiFi模塊發送‘人員編號+dangerous’到消防員手機模塊，消防員手機模塊發送短信息‘人員編號+dangerous’到后方消防指揮人員手機模塊；d、當后方消防指揮人員手機模塊接收到消防員手機模塊發來的‘人員編號+dangerous’的信息時，則認為該編號的消防員遇到危險，后方消防指揮人員通過對講機模塊指揮救援人員對處于危險狀態的消防員進行救援，救援人員手持本專利所述的基于超聲波的主動式手持搜救儀中的主動式超聲波搜救模塊，打開超聲波接收模塊電源開關，超聲波信號接收探頭組接收超聲波信號，并通過超聲波接收調理電路組將所接收到的超聲波信號轉換為數字信號傳送給超聲波接收微處理器，當超聲波信號接收探頭組接收到超聲波信號發射探頭組發出的超聲波信號時，超聲波接收調理電路組輸出高電平，否則輸出低電平，當超聲波接收微處理器檢測到上方超聲波接收調理電路輸出高電平時，驅動上方指示燈閃爍；當超聲波接收微處理器檢測到下方超聲波接收調理電路輸出高電平時，驅動下方指示燈閃爍；當超聲波接收微處理器檢測到左方超聲波接收調理電路輸出高電平時，驅動左方指示燈閃爍；當超聲波接收微處理器檢測到右方超聲波接收調理電路輸出高電平時，驅動右方指示燈閃爍；當超聲波接收微處理器檢測到中央超聲波接收調理電路輸出高電平時，驅動中央指示燈閃爍，同時控制振動電機驅動電路使振動電機振動；e、當穿戴智能安全消防頭盔且處于危險狀態的消防員位于搜救人員所持的主動式超聲波搜救模塊上方位置時，主動式超聲波搜救模塊中的上方探頭接收到超聲波信號最強，超聲波接收微處理器驅動上方指示燈閃爍；當穿戴智能安全消防頭盔且處于危險狀態的消防員位于搜救人員所持的主動式超聲波搜救模塊下方位置時，主動式超聲波搜救模塊中的下方探頭接收到超聲波信號最強，超聲波接收微處理器驅動下方指示燈閃爍；當穿戴智能安全消防頭盔且處于危險狀態的消防員位于搜救人員所持的主動式超聲波搜救模塊左方位置時，主動式超聲波搜救模塊中的左方探頭接收到超聲波信號最強，超聲波接收微處理器驅動左方指示燈閃爍；當穿戴智能安全消防頭盔且處于危險狀態的消防員位于搜救人員所持的主動式超聲波搜救模塊右方位置時，主動式超聲波搜救模塊中的右方探頭接收到超聲波信號最強，超聲波接收微處理器驅動右方指示燈閃爍；救援人員調整主動式超聲波搜救模塊方向，直至主動式超聲波搜救模塊中的中央探頭接收到超聲波信號最強，超聲波接收微處理器驅動中央指示燈閃爍，且超聲波接收微處理器控制振動電機驅動電路使振動電機振動，此時穿戴智能安全消防頭盔且處于危險狀態的消防員位于搜救人員所持的主動式超聲波搜救模塊正前方位置；f、搜救人員沿所持的主動式超聲波搜救模塊正前方進行搜救，如沒發現穿戴智能安全消防頭盔且處于危險狀態的消防員則跳回步驟e，直到發現處于危險狀態的消防員；g、搜救人員關閉超聲波接收模塊電源開關，主動式超聲波搜救模塊不工作，搜救人員對處于危險狀態的消防員進行營救時，消防員身體發生移動，此時智能安全消防頭盔中加速度傳感器模塊采集到加速度信息變化，超聲波發射微處理器控制超聲波發射驅動電路組不再發射超聲波信號；h、回到步驟b。